本文將對其中使用電容和電感降噪的對策進行介紹,這也可以稱為“噪聲對策的基礎(chǔ)”。在這里使用簡單的四元件模型。如果要進一步表達高頻諧振時,可能需要更多的元件模型。
電容的頻率特性
探討利用電容器來降低噪聲時,充分了解電容器的特性是非常重要的。右下圖為電容器的阻抗和頻率之間的關(guān)系示意圖,是電容器最基礎(chǔ)的特性之一。
電容器中不僅存在電容量C,還存在電阻分量ESR(等效串聯(lián)電阻)、電感分量ESL(等效串聯(lián)電感)、與電容并聯(lián)存在的EPR(等效并聯(lián)電阻)。EPR與電極間的絕緣電阻IR或電極間有漏電流的具有相同的意義。可能一般多使用“IR”。
C和ESL形成串聯(lián)諧振電路,電容器的阻抗原則上呈上圖所示的V字型頻率特性。到諧振頻率之前呈容性特性,阻抗下降。諧振頻率的阻抗取決于ESR。過了諧振頻率之后,阻抗特性變?yōu)楦行裕杩闺S著頻率升高而升高。感性阻抗特性取決于ESL。
諧振頻率可通過以下公式計算。
從該公式可以看出,容值越小、ESL越低的電容器,諧振頻率越高。如果將其應(yīng)用于噪聲消除,則容值越小、ESL越低的電容器,頻率越高,阻抗越低,因此可以很好地消除高頻噪聲。
雖然這里說明的順序有些前后顛倒,不過使用電容器降低噪聲的對策,是利用了電容器“交流通過時頻率越高越容易通過”這個基本特性,將不需要的噪聲(交流分量)經(jīng)由信號、電源線旁路到GND等。
下圖為不同容值的電容器的阻抗頻率特性。在容性區(qū)域,容值越大,阻抗越低。另外,容值越小,諧振頻率越高,在感性區(qū)域阻抗越低。
下面總結(jié)一下電容器阻抗的頻率特性。
容值和ESL越小,諧振頻率越高,高頻區(qū)域的阻抗越低。
容值越大,容性區(qū)域的阻抗越低。
ESR越小,諧振頻率的阻抗越低。
ESL越小,感性區(qū)域的阻抗越低。
簡單來說,阻抗低的電容器具有出色的噪聲消除能力,不同的電容器其阻抗的頻率特性也不同,所以這一特性是非常重要的確認要點。選擇降噪用電容器時,請根據(jù)阻抗的頻率特性來選型(而非容值)。
選擇降噪用電容器時,確認頻率特性需要意識到連接的是LC的串聯(lián)諧振電路(而非電容)。
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原文標題:EMC基礎(chǔ):電容的頻率特性
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